直接存儲器存取

1、直接存儲器存取直接存儲器存取—基本原理、結構與應用基本原理、結構與應用(上)上網(wǎng)時間:2007年06月14日直接存儲器存取(DMA)控制器是一種在系統(tǒng)內(nèi)部轉移數(shù)據(jù)的獨特外設，可以將其視為一種能夠通過一組專用總線將內(nèi)部和外部存儲器與每個具有DMA能力的外設連接起來的控制器。它之所以屬于外設，是因為它是在處理器的編程控制下來執(zhí)行傳輸?shù)?。值得注意的是，通常只有?shù)據(jù)流量較大(kBps或者更高)的外設才需要支持DMA能力，這些應用方面典型的例子包

2、括視頻、音頻和網(wǎng)絡接口。一般而言，DMA控制器將包括一條地址總線、一條數(shù)據(jù)總線和控制寄存器。高效率的DMA控制器將具有訪問其所需要的任意資源的能力，而無須處理器本身的介入，它必須能產(chǎn)生中斷。最后，它必須能在控制器內(nèi)部計算出地址。一個處理器可以包含多個DMA控制器。每個控制器有多個DMA通道，以及多條直接與存儲器站(memybank)和外設連接的總線，如圖1所示。在很多高性能處理器中集成了兩種類型的DMA控制器。第一類通常稱為“系統(tǒng)DMA

3、控制器”，可以實現(xiàn)對任何資源(外設和存儲器)的訪問，對于這種類型的控制器來說，信號周期數(shù)是以系統(tǒng)時鐘(SCLK)來計數(shù)的，以ADI的Blackfin處理器為例，頻率最高可達133MHz。第二類稱為內(nèi)部存儲器DMA控制器(IMDMA)，專門用于內(nèi)部存儲器所處位置之間的相互存取操作。因為存取都發(fā)生在內(nèi)部(L1－L1、L1－L2，或者L2－L2)，周期數(shù)的計數(shù)則以內(nèi)核時鐘(CCLK)為基準來進行，該時鐘的速度可以超過600MHz。每個DMA控

4、制器有一組FIFO，起到DMA子系統(tǒng)和外設或存儲器之間的緩沖器的作用。對于MemDMA(MemyDMA)來說，傳輸?shù)脑炊撕湍繕硕硕加幸唤MFIFO存在。當資源緊張而不能完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，則FIFO可以提供數(shù)據(jù)的暫存區(qū)，從而提高性能。因為你通常會在代碼初始化過程中對DMA控制器進行配置，內(nèi)核就只需要在數(shù)據(jù)傳輸完成后對中斷做出響應即可。你可以對DMA控制進行編程，讓其與內(nèi)核并行地移動數(shù)據(jù)，而同時讓內(nèi)核執(zhí)行其基本的處理任務—那些應該讓它專注完成

5、的工作。DMADMA控制器的編程控制器的編程讓我們考察一下在定義DMA活動的過程中可以有哪些選項。我們將從最簡單的模型開始，并在此基礎上過渡到更為靈活的模型，這反過來增加了設置的復雜度。對于任何類型的DMA傳輸，我們都需要規(guī)定數(shù)據(jù)的起始源和目標地址。對于外設DMA的情況來說，外設的FIFO可以作為數(shù)據(jù)源或者目標端。當外設作為源端時，某個存儲器的位置(內(nèi)部或外部)則成為目標端地址。當外設作為目標端，存儲的位置(內(nèi)部或者外部)則成為源端地址

6、。在最簡單的MemDMA情況中，我們需要告訴DMA控制器源端地址、目標端地址和待傳送的字的個數(shù)。采用外設DMA的情況下，我們規(guī)定數(shù)據(jù)的源端或者目標端，具體則取決于傳輸?shù)姆较?。每次傳輸?shù)淖值拇笮】梢允?、16或者12位。這種類型的事務代表了簡單的1維(“1D”)統(tǒng)一“跨度”(unitystride)的傳輸。作為這一傳輸機制的一部分，DMA控制器連續(xù)跟蹤不斷增加的源端和目標端地址。采用這種傳輸方式時，8位的傳輸產(chǎn)生1字節(jié)的地址增量，而16位

7、傳輸產(chǎn)生的增量為2字節(jié)，32位傳輸則產(chǎn)生4字節(jié)的增量。上面的參數(shù)是基本的1DDMA傳輸?shù)脑O置參數(shù)。我們只需要改變數(shù)據(jù)傳輸每次的數(shù)據(jù)大小，就可以簡單地增加一維DMA的靈活性。例如，采用非單一大小的傳輸方式時，我們以傳輸數(shù)據(jù)塊的大小的倍數(shù)來作為地址增量。也就是說，若規(guī)定32位的傳輸和4個采樣的跨度，則每次傳輸結束后，地址的增量為16字節(jié)(4個32位字)。雖然1DDMA得到了廣泛的應用，但用處更大的則是2維(2D)DMA，特別是在視頻應用中。

8、2D功能是我們所討論的1DDMA的情形的一種直接擴展。除了XCOUNT和XMODIFY值之外，我們還需對對應的YCOUNT和YMODIFY值進行編程設定。2DDMA可以簡單地理解為一個嵌套的循環(huán)，即內(nèi)循環(huán)由XCOUNT和XMODIFY來規(guī)定，外循環(huán)由YCOUNT和YMODIFY規(guī)定。一個1DDMA可以被簡單的視為2D傳輸?shù)摹皟?nèi)循環(huán)”，如下形式：fy=1toYCOUNT2D的外循環(huán)fx=1toXCOUNT1D的內(nèi)循環(huán)傳輸循環(huán)主體轉移到這里